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1、1虚拟化技术2l 什么是虚拟化l 为什么要虚拟化l 虚拟化技术的发展历史l 服务器虚拟化技术l 主流虚拟化厂商l 虚拟化技术发展趋势目录目录3什么是虚拟化什么是虚拟化l传 统: 单机，单系统l虚拟化: 单机，多个虚拟机，多个系统4什么是虚拟化什么是虚拟化 - 虚拟化要求虚拟化要求l等价性l资源控制l效率性5为什么要虚拟化为什么要虚拟化lIntel/AMD服务器越来越多，性能越来越强大l每台服务器只运行一个操作系统，一个应用l能源越来越紧张,空间不能无限扩展FileServerWebServerFileServerWebServerFileServerDomainServerAppServerD
2、NSServer每个服务器运行一个应用6为什么要虚拟化为什么要虚拟化l提高硬件资源的利用率l节省数据中心的能耗l提高业务的连续性l灵活的资源调度7虚拟化技术发展历史虚拟化技术发展历史8虚拟化技术发展的历史虚拟化技术发展的历史虚拟化并不是一个新的概念.起源于大型主机的技术，1964 IBM CP-40.9虚拟化技术发展的历史虚拟化技术发展的历史把一台机器分成多个虚拟机，主机上的不同任务能够分别独立的运行.如果一个虚拟机或者任务出现问题，不会影响到其它虚拟机.VM #1Task AVM #2Task BVM #3Task CVM #4Task DVM #5Task EVM #6Task FVM #
3、7Task G主机虚拟化示例主机虚拟化示例10虚拟化技术发展的历史虚拟化技术发展的历史1985 Intel 8086 guest os under Unix System V Release 2 OS1987 Merge/386, Locus Computing Corporation1988 SoftPC for Apple Macintosh , 只支持DOS1997 Virtual PC for Macintosh, Connectix1998 VMWare 虚拟化技术申请专利1999 VMWare 发布针对IA-32架构的虚拟化平台2000 IBM z/VM 针对IBM 64位架构的虚
4、拟化平台2001 Virtual PC for Windows, VMWare GSX for Linux/Windows2003 开源虚拟化平台Xen, Mircrosoft收购Connectix, EMC6亿美金收购VMWare.11虚拟化技术发展的历史虚拟化技术发展的历史2005 VMWare Player free2006 VMWare Server free, Microsoft Virtual PC 2006 free. Virtual Iron 3.12007 RHEL5, innoTek VirtualBox, KVM进入Linux内核2008 Sun 收购VirtualBox
5、, RedHat收购Qumranet(KVM), Microsoft Hyper-V12服务器虚拟化技术服务器虚拟化技术13服务器虚拟化技术服务器虚拟化技术l基于操作系统的虚拟化技术l全虚拟化技术(Full Virtualization)l硬件辅助全虚拟化技术(Hardware Assisted FV)l半虚拟化技术(Para-Virtualization)14基于操作系统的虚拟化技术基于操作系统的虚拟化技术l单一的内核上运行多个用户态实例l虚拟化消耗的资源较少l较高的资源利用率l快速启动虚拟操作系统的实例l不需要额外购买操作系统授权l备份/迁移较快l方便管理lSolaris Zones, S
6、Wsoft Virtuozzo, OpenVZ15基于操作系统的虚拟化技术基于操作系统的虚拟化技术l依赖底层操作系统l缺少灵活性l安全问题l资源无法独享l有一些特殊的限制:1. 通过直接访问的方式加载内核 模块2. 挂载和卸载文件系统3. 创建设备节点4. 通过sysctl修改内核设置 5. 改变文件的和安全相关的标志16全虚拟化技术全虚拟化技术(FV)l通过完全的系统仿真来建立整个虚拟机l虚拟机表现为一个具有独立硬件的操作系统l不需对要安装的操作系统做任何修改l需要硬件虚拟化支持Intel VT (Vanderpool) 和 AMD-V (Pacifica) processorlBinary
7、 translationlXen,KVM,RedHat,VMWare,Microsoft17x86硬件虚拟化的挑战硬件虚拟化的挑战18全虚拟化技术全虚拟化技术 Binary Translation19全虚拟化技术全虚拟化技术 Hardware Assisted FVIntel VT-iAMD AMD-vCPU FLAG: vmx or svm20全虚拟化技术全虚拟化技术 Hardware Assisted FV21Hardware Assisted VirtualizationCPU Vendors extending x86 architectureAdding CPU features t
8、o support virtualizationFeature added 2006 available in all mainstream platformsIntel VT: Xeon, Core Duo and Core 2 DuoAMD AMD-V: Opteron, Athlon and PhenomFirst GenerationOffloads “Ring compression” to CPUEffectively provides new privilege levelRemoves the need for hypervisor to scan and rewrite ke
9、rnel codeCPU provides hooks or traps for privileged instructions22Hardware Assisted VirtualizationSecond GenerationMemory ManagementOffloads memory page table management to CPU / ChipsetProvides significant performance improvementIntel : Extended Page Tables (EPT) Available in Nahalem class XeonAMD
10、: Rapid Virtualization Indexing (RVI) - was called NPT Available in quad core OpteronsGVA(Guest virtual Address) - GPA (Guest physical Address) - HPA (Host Physical Address)23Hardware Assisted VirtualizationExtended Page TableGuest can have full control over page table /eventsCR3,CR4 page bit, page
11、faultVMM controls Extended Page TablesEPT activated on VM entrywhen EPT active, EPT base pointer(loaded on VM entry from VMCS) points to extended page tablesEPT deactivated on VM exit24EPT Performance25EPT Performance26Hardware Assisted VirtualizationThird GenerationI/O OffloadSecure PCI Pass-throug
12、hAllows PCI devices to be attached directly to virtual machinesDelivers near-native performanceIntel : VT-DAMD : IOMMUSingle Root I/O Virtualization SR/IOVAllows special PCI devices to be split into multiple virtual devicesThese virtual devices are passed through to VM27Hardware Assisted Virtualizat
13、ionVT-D28Kernel Based Virtual Machine (KVM)Third generation hypervisor technologyDesigned based on modern x86 hardwareOffloads work to CPUNo need to use binary translation or paravirtualized kernelsLeverages Linux kernel“Dont reinvent the wheel”Uses mature, stable and proven kernelDelivered as a loa
14、dable kernel module29半虚拟化技术半虚拟化技术(PV)l不需要通过完全的系统仿真来建立整个虚拟机l需要修改的Guest操作系统l由于可以直接访问由Hypervisor管理的硬件资源从而实现比FV更好的性能表现lXen,RedHat,VMWare30FV/PV/硬件辅助虚拟化对比硬件辅助虚拟化对比Full VirtualizationHardware Assisted VirtualizationPara Virtualization技术Binary translation和直接访问Root 和 non-root 模式HyperCallsGuest Os是否需要修改/兼容性不
15、需要修改Guest OS非常好的兼容性不需要修改Guest OS非常好的兼容性需要修改Guest Os的内核，通过HyperCall访问底层硬件.兼容性较差性能较好较好最好采用此技术的厂家VMWare,Microsoft,ParallelsRedHat,Citrix,VMWare,Microsoft,ParallelsRedHat,Citrix,VMWareGuest OS hypervisor是否独立YesYesNo31主流虚拟化厂商主流虚拟化厂商32主流虚拟化厂家主流虚拟化厂家VMWareMicrosoftCitrixParallelsRedHat33VMWarel桌面产品VMWare w
16、orkstation, VMWare Fusion(Mac), VMWare Player,lVMWare ThinApp, VMWare ACEl服务器产品lVMWare ESXlVMWare ServerlVMWare High Availability(HA)lVMWare DRSlVMWare VMotion (Migration)/Storage VmotionVMware Consolidated Backupl虚拟化管理VMware vCenter ServerVMware Infrastructure34VMWare ESX 架构架构35VMWare Infrastructure Server36VMWare优势l完善的虚拟化产品线lHypervisor资源消耗较低l较强的虚拟化管理平台l较强的虚拟化市场知名度劣势l太昂贵l硬件支持有限l没有自己的操作系统l不开放l发展策略统治服务器和云计算虚拟化平台37微软微软l桌面产品Virtual Desktop InfrastructureVirtual PCMicrosoft Enterprise Desktop Virtua
